[技术]衍射透镜元件 [复制链接]

k`{@pt.  
摘要 &I({T`=  
N,J9Wu ZJ\  
    如今，衍射透镜在现代光学的各种应用中得到广泛的使用。微结构表面被用来取代笨重的光学元件，与传统镜头相比，得益于尺寸和重量的减小。在快速物理光学软件VirtualLab Fusion中，这些结构既可以以理想化的形式建模，具有预定义的阶次和效率，也可以更现实地建模，包括对实际微观结构表面的精确分析。本文介绍了VirtualLab Fusion的衍射透镜组件、可用的选项和应用的建模方法。 QeDQo  
(Si=m;g  
在哪里可以找到组件?       M@(^AK{mU  
qTB$`f'|$  
             ooj~&fu  
衍射透镜组件可以在Components > Single Surface & Stack下找到。                                                       |w*R8ro_  
     'i8U  
波前相位响应 ';G1A  
7P B)'Wl"6  
 8*c3|  
                                                                         Xwa_3Xm*Le  
衍射透镜组件由单一曲面组成，其透射函数用多项式波前响应来描述。 3loY qeP  
+xXH2b$wWC  
衍射透镜引入的波前相位响应在通道运算符（Channel Operator）选项卡中定义。如果衍射透镜是从Zemax OpticStudio®导入的，数据将自动填写(模型与Zemax OpticStudio®的Binary 2曲面一致)。 Z/6qG0feJ  
/?6gdN  
v6GsoQmA   
    （来自VirtualLab Fusion手册） ~RBrSu)  
                                                                                 7Mx
6  
理想衍射透镜的参数设置 %Td )0Lqp  
4<X!<]3]  
                                                 FkqQf8HB  
     hAqg Iu*  
然后，用户可以在衍射结构建模（Diffractive Structure Model）选项卡中选择将衍射透镜模型定义为理想化的或具有真实曲面的，主要区别在于如何计算阶次的效率。在理想函数的情况下，所需的衍射级数和它们的效率必须手动定义。 T'#!~GpB  
$ C0TD7=  
总结:理想衍射透镜的计算方法 O3N_\B:  
oW$s xS  
3SBZ>  
                                                                       7yt=]1  
采用带理想光栅函数的局部线性光栅近似法（LLGA）计算衍射透镜的理想曲面。具体步骤如下: UzKFf&-:;K  
1. 曲面上的输入场被看作是局部平面波(LPWs)的组成。 rxO2js  
2. 每个LPW看到的曲面部分被认为是一个线性光栅(局部)。 o\
`>c:.  
3.  用理想光栅函数建模了LPW与局部线性光栅的相互作用。 {S<>&?XB  
4.  理想光栅函数是由衍射阶数、各阶次衍射和衍射透镜的波前相位响应决定的。它的工作不提供关于透镜(理想衍射透镜)的实际形状的信息。  ?W0(|9  
CodSJ,  
更多的信息：Local Linear Grating Approximation (LLGA) Idealized Grating Functions e#/kNHl  
     xAwf49N~  
实衍射透镜的参数设置 ;$BdP7i:  
3_`szl-  
}E}8_8T6  
对于衍射透镜的真实结构，VirtualLab Fusion通过应用薄元近似(TEA)计算透镜的高度。此外，通过使用薄元近似(TEA)和傅里叶模态法 (FMM)算法的组合自动评估阶次的效率。此外，用户可以指定衍射元件的特征，如设计波长和所需的分层。 &*&?0ov^"  
X8<2L2:  
也可以通过使用Export Structure按钮导出设计的高度剖面。 6`$[Ini  
R[1BfZ6s  
可用结构的高度计算(TEA) O4No0xeWo  
R<zG^m  
                                   h7;bclU  
衍射曲面高度结构定义为： o0pT6N)  
AaN"7.Z/  
                                                                               R:aYL~  
S*)o)34U  
可选参数-分层水平                                                                             uu%?K@Qq  
\NXQ  
GI
v){[i  
     XNH4==4  
总结：真实衍射透镜计算方法 DI&MC9j(   
Sd:.KRTu.  
!Zbesp KZ  
                                                                         .h;Se  
用傅里叶模态法/严格耦合波分析(FMM/RCWA)或薄元近似(TEA)的局部线性光栅近似(LLGA)来计算真实的衍射透镜表面。其步骤是： >Jm"2U}lZW  
1. 将曲面上的输入场处理为局部平面波(LPWs)的合成。 ewB!IJxh  
2. 每个LPW所看到的表面部分被认为是线性光栅 (局部)。 WA LGIW  
3. 用FMM/RCWA或TEA模拟了LPW与局域线性光栅的相互作用。 vN{-?  
4. 对于真实的衍射透镜，VirtualLab Fusion会自动在FMM/RCWA和TEA之间进行选择。如果本地光栅周期大于波长的5倍，则使用TEA。否则，将使用FMM/RCWA对实际结构进行建模。